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Durchlaufträger - Fachhochschule Rosenheim

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qG,k<br />

Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

<strong>Durchlaufträger</strong><br />

1. Aufbau:<br />

Der dargestellte rechteckige Vierfeldträger in einem Industriegebäude wird<br />

durch ständige Einwirkungen qG und veränderliche Einwirkungen qQ belastet.<br />

Der Träger besteht aus GL 28h, und ist an den Auflagern gegen seitliches<br />

Ausweichen gehalten. Er hat eine Breite von 80 mm.<br />

2. Einwirkungen:<br />

q<br />

q<br />

G,k<br />

Q,k<br />

A<br />

B C D E<br />

l/2 l/2 l/2 l/2 l/2 l/2 l/2 l/2<br />

5,25 m<br />

5,25 m 5,25 m 5,25 m<br />

=<br />

=<br />

8,<br />

20<br />

6,<br />

00<br />

qQ,k<br />

kN/m<br />

kN/m<br />

Die veränderliche Einwirkung ist eine dreieckförmige Belastung mit der<br />

maximalen Lastordinate in Feldmitte. Die veränderliche Einwirkung tritt<br />

wechselnd auf.<br />

21,00 m<br />

Arbeitsblätter 1<br />

Holzbaustatik


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

3. Aufgabe:<br />

Wählen Sie die erforderliche Mindestträgerhöhe!<br />

Führen Sie sämtliche notwendigen Tragsicherheitsnachweise!<br />

Der Träger ist an ungünstigster Stelle zu mehr als 70 % auszunutzen.<br />

Der Träger liegt direkt auf 250 mm langen Betonstützen auf. Überprüfen Sie, ob<br />

diese Auflagerung an den Auflagern A und B möglich ist. Wenn nein,<br />

unterbreiten Sie einen Vorschlag zur Auflagerung des Trägers.<br />

Arbeitsblätter 2<br />

Holzbaustatik


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Lösung zum <strong>Durchlaufträger</strong><br />

1. Ermittlung der Schnittgrößen (Beanspruchungen):<br />

Berechnung der erforderlichen Schnittgrößen mit Hilfe der Winkler´schen<br />

Zahlen, zunächst als charakteristische Werte.<br />

(Koeffizienten nach Bautabellen-Handbuch)<br />

Aus ständigen Einwirkungen:<br />

A<br />

B<br />

V<br />

V, G, k<br />

V, G, k<br />

B, l, G, k<br />

M<br />

M<br />

1, G, k<br />

B, G, k<br />

A B C D E<br />

= 0, 393 ⋅ qG,<br />

k ⋅ l =<br />

= 1, 143 ⋅ qG,<br />

k ⋅ l =<br />

0,<br />

393<br />

1,<br />

143<br />

⋅<br />

⋅<br />

8,<br />

20<br />

8,<br />

20<br />

kN/m ⋅<br />

kN/m ⋅<br />

5,<br />

25<br />

5,<br />

25<br />

m =<br />

m =<br />

16,<br />

92<br />

49,<br />

20<br />

= −0,<br />

607 ⋅ qG,<br />

k ⋅ l = −0,<br />

607 ⋅ 8,<br />

20 kN/m ⋅ 5,<br />

25 m = −26,<br />

13 kN<br />

= 0,<br />

077 ⋅ q ⋅ l<br />

G, k<br />

= −0,<br />

107 ⋅ q ⋅ l<br />

G, k<br />

2<br />

=<br />

2<br />

0,<br />

077<br />

=<br />

⋅<br />

−0,<br />

107<br />

8,<br />

20<br />

⋅<br />

kN/m ⋅<br />

8,<br />

20<br />

5,<br />

25<br />

kN/m ⋅<br />

Arbeitsblätter 3<br />

Holzbaustatik<br />

2<br />

m<br />

5,<br />

25<br />

2<br />

2<br />

=<br />

m<br />

2<br />

kN<br />

kN<br />

17,<br />

40 kNm<br />

=<br />

−24,<br />

18<br />

kNm


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Aus veränderlichen Einwirkungen:<br />

Maßgebende Laststellung für A V, Q, k und M 1, Q, k :<br />

A<br />

M<br />

V, Q, k<br />

1, Q, k<br />

= 0, 217 ⋅ qQ,<br />

k ⋅ l =<br />

= 0,<br />

067 ⋅ q ⋅ l<br />

Q, k<br />

2<br />

0,<br />

217<br />

=<br />

⋅<br />

0,<br />

067<br />

6,<br />

00<br />

⋅<br />

6,<br />

00<br />

kN/m ⋅<br />

kN/m ⋅<br />

5,<br />

25<br />

5,<br />

25<br />

m =<br />

6,<br />

84<br />

Maßgebende Laststellung für B V, Q, k , V B-l,<br />

Q, k und M B, Q, k :<br />

B<br />

V<br />

V, Q, k<br />

B, l, Q, k<br />

M<br />

B, Q, k<br />

= 0, 604 ⋅ qQ,<br />

k ⋅ l =<br />

0,<br />

604<br />

⋅<br />

6,<br />

00<br />

= −0,<br />

326 ⋅qQ,<br />

k ⋅ l = −0,<br />

326 ⋅<br />

= −0,<br />

076 ⋅ q ⋅ l<br />

Q, k<br />

2<br />

=<br />

−0,<br />

076<br />

⋅<br />

kN/m ⋅<br />

6,<br />

00<br />

6,<br />

00<br />

5,<br />

25<br />

Arbeitsblätter 4<br />

Holzbaustatik<br />

2<br />

m<br />

m =<br />

2<br />

=<br />

20,<br />

16<br />

kN<br />

11,<br />

08<br />

kN<br />

kNm<br />

kN/m ⋅5,<br />

25 m = −10,<br />

27 kN<br />

kN/m ⋅<br />

5,<br />

25<br />

2<br />

m<br />

2<br />

=<br />

−12,<br />

57<br />

Zusammenführen zu Bemessungswerten der Beanspruchungen:<br />

A<br />

B<br />

V, d<br />

V, d<br />

B, l, d<br />

= γ ⋅ A + γ ⋅ A<br />

G<br />

G<br />

V, G, k<br />

V, G, k<br />

Q<br />

= γ ⋅ B + γ ⋅ B<br />

G<br />

B-l,<br />

G, k<br />

Q<br />

Q<br />

V, Q, k<br />

V, Q, k<br />

V = γ ⋅V<br />

+ γ ⋅V<br />

M<br />

1, d<br />

G<br />

A B C D E<br />

A B C D E<br />

= γ ⋅ M + γ ⋅ M<br />

1, G, k<br />

Q<br />

=<br />

=<br />

B-l,<br />

Q, k<br />

1, Q, k<br />

=<br />

1,<br />

35<br />

1,<br />

35<br />

=<br />

1,<br />

35<br />

kNm<br />

⋅16,<br />

92 kN + 1,50 ⋅ 6,<br />

84 kN = 33,10 kN<br />

⋅<br />

49,<br />

20<br />

1,<br />

35<br />

kN + 1,50 ⋅<br />

20,<br />

16<br />

kN =<br />

96,<br />

66<br />

kN<br />

⋅(<br />

−26,<br />

13 kN) + 1,50 ⋅(<br />

−10,<br />

27 kN) = −50,<br />

68 kN<br />

⋅17,<br />

40 kNm + 1,50 ⋅11,<br />

08 kNm = 40,<br />

11kNm


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

M<br />

B, d<br />

= γ ⋅ M + γ ⋅ M<br />

G<br />

B, G, k<br />

Q<br />

B, Q, k<br />

=<br />

1,<br />

35 ⋅ ( −24,<br />

18 kNm) + 1,50⋅<br />

( −12,<br />

57 kNm) = −51,<br />

50 kNm<br />

Mehr Schnittgrößen sind zur Bearbeitung der Aufgabe nicht erforderlich.<br />

2. Bestimmung der Bemessungswerte der Festigkeiten:<br />

Industriegebäude<br />

Annahme überdacht, nicht beheizt Nutzungsklasse 2 (Kap. 7.1.1)<br />

Nutzlasten in Fabriken und Werkstätten KLED lang (Tabelle 4)<br />

k 0,<br />

70<br />

(Tabelle F.1)<br />

mod =<br />

Bemessungswert der Biegefestigkeit:<br />

f<br />

m, d<br />

=<br />

k<br />

mod<br />

γ<br />

⋅ f<br />

M<br />

m, k<br />

=<br />

0,<br />

70<br />

⋅ 28,<br />

00 N/mm²<br />

1,<br />

3<br />

Bemessungswert der Schubfestigkeit:<br />

f<br />

v, d<br />

k<br />

=<br />

mod<br />

γ<br />

⋅f<br />

M<br />

v, k<br />

=<br />

15,<br />

08 N/mm²<br />

0,<br />

70⋅<br />

2,<br />

50N/mm²<br />

=<br />

= 1,<br />

35N/mm²<br />

1,<br />

3<br />

Bemessungswert der Festigkeit für Druck rechtwinklig zur Faser:<br />

f<br />

c,90, d<br />

=<br />

k<br />

mod<br />

⋅ f<br />

γ<br />

M<br />

c,90, k<br />

Elastizitätsmodul:<br />

E<br />

0, mean<br />

=<br />

0,<br />

70<br />

= 12600 N/mm²<br />

⋅<br />

3,<br />

00<br />

1,<br />

3<br />

N/mm²<br />

=<br />

1,<br />

62<br />

N/mm²<br />

Arbeitsblätter 5<br />

Holzbaustatik


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

3. Vorbemessung:<br />

A) Vorbemessung über die Biegebeanspruchung (Stützmoment):<br />

σ<br />

f<br />

m, d<br />

m, d<br />

=<br />

M<br />

W<br />

f<br />

d<br />

m, d<br />

2<br />

b ⋅ h<br />

W =<br />

6<br />

req<br />

≤ 1<br />

≥<br />

M<br />

f<br />

d<br />

m, d<br />

51,<br />

50 kNm<br />

=<br />

=<br />

15,<br />

08 N/mm²<br />

h ermitteln mit b = 8 cm<br />

h<br />

req<br />

=<br />

W ⋅ 6<br />

=<br />

b<br />

3415 cm<br />

8 cm<br />

3<br />

⋅ 6<br />

=<br />

6<br />

51,<br />

50 ⋅10<br />

Nmm<br />

3<br />

= 3415 ⋅10<br />

15,<br />

08 N/mm²<br />

50,<br />

6<br />

cm<br />

B) Vorbemessung über die Schubbeanspruchung:<br />

τ<br />

f<br />

d<br />

v, d<br />

3 Vd<br />

⋅<br />

=<br />

2 A<br />

f<br />

v, d<br />

A = b ⋅ h ≥<br />

req<br />

3<br />

2<br />

≤ 1<br />

V<br />

⋅<br />

f<br />

d<br />

v, d<br />

=<br />

3<br />

2<br />

h ermitteln mit b = 8 cm<br />

h<br />

req<br />

A<br />

=<br />

b<br />

3<br />

50,<br />

68 ⋅10<br />

N<br />

⋅<br />

= 56311mm<br />

2<br />

1,<br />

35 N/mm<br />

2<br />

56311mm<br />

=<br />

= 704 mm = 70,<br />

4 cm<br />

80 mm<br />

Arbeitsblätter 6<br />

Holzbaustatik<br />

2<br />

mm<br />

3<br />

= 3415 cm<br />

3


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

C) Vorbemessung über die Verformung mit l/300 für Durchbiegung im Feld<br />

(bei Mehrfeldträgern in der Regel nicht maßgebend), vereinfacht mit<br />

E0,mean = 10000 N/mm²:<br />

C.1) Für die ständige Einwirkung:<br />

1<br />

3<br />

3<br />

erf ΙG =<br />

⋅19,<br />

5 ⋅ q<br />

4<br />

G, k ⋅ l = ⋅19,<br />

5 ⋅ 8,<br />

20 ⋅ 5,<br />

25 =<br />

−<br />

E0,<br />

mean ⋅10<br />

1,<br />

26<br />

C.2) Für die veränderliche Einwirkung:<br />

1<br />

18364 cm<br />

Ersatz-Gleichstreckenlast q Q, k für dreieckförmige veränderliche Einwirkungen:<br />

M<br />

q<br />

1, Q, k<br />

Q, k<br />

( q<br />

Q, k<br />

) =<br />

M1,<br />

Q, k<br />

=<br />

0,<br />

100 ⋅ l<br />

0,<br />

067<br />

2<br />

1<br />

=<br />

⋅ q<br />

Q, k<br />

⋅ l<br />

11,<br />

08<br />

11,<br />

08 kNm<br />

2<br />

0,<br />

100 ⋅ 5,<br />

25 m<br />

2<br />

=<br />

2<br />

kNm = M<br />

=<br />

4,<br />

02<br />

kN/m<br />

0,<br />

100<br />

Arbeitsblätter 7<br />

Holzbaustatik<br />

1, Q, k<br />

( q<br />

Q, k<br />

) =<br />

3<br />

3<br />

erf Ι Q ≈<br />

⋅ 29,<br />

1⋅<br />

q<br />

4<br />

Q, k ⋅ l = ⋅ 29,<br />

1⋅<br />

4,<br />

02 ⋅ 5,<br />

25 =<br />

−<br />

E0,<br />

mean ⋅10<br />

1,<br />

26<br />

4<br />

4<br />

erf Ι = erf ΙG<br />

+ erf ΙQ<br />

= 18364 cm + 13435 cm =<br />

h ermitteln mit b = 8 cm<br />

h<br />

req<br />

req<br />

=<br />

3<br />

Ι ⋅12<br />

=<br />

b<br />

3<br />

31799<br />

cm<br />

8 cm<br />

4<br />

⋅12<br />

=<br />

36,<br />

1<br />

1<br />

cm<br />

31799 cm<br />

gewählt: GL 28h b / h = 8 cm / 70 cm<br />

Ι = 228667 cm<br />

W<br />

= 6533 cm<br />

3<br />

4<br />

⋅ q<br />

Q, k<br />

⋅ l<br />

2<br />

13435 cm<br />

4<br />

4<br />

4


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

4. Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit:<br />

Biegebeanspruchung über der Stütze B:<br />

σ<br />

f<br />

m, d<br />

m, d<br />

M<br />

= W<br />

f<br />

d<br />

m, d<br />

6<br />

51,<br />

50 ⋅10<br />

Nmm ⋅6<br />

2 2<br />

= 80 mm ⋅700<br />

mm<br />

15,<br />

08 N/mm²<br />

Schubbeanspruchung an der Stütze B:<br />

7,88<br />

N/mm²<br />

=<br />

=<br />

15,<br />

08 N/mm²<br />

0,<br />

53<br />

(zunächst ohne Ausnutzung der Abminderung der Querkraft im Abstand h):<br />

τ<br />

f<br />

d<br />

v, d<br />

3 Vd<br />

⋅<br />

=<br />

2 A<br />

f<br />

v, d<br />

=<br />

3 50,<br />

68 ⋅10<br />

N<br />

⋅<br />

2 80 mm ⋅700<br />

mm<br />

2<br />

1,<br />

35 N/mm<br />

3<br />

=<br />

1,<br />

35<br />

1,<br />

35<br />

N/mm<br />

N/mm<br />

Auf einen weiteren Nachweis wird verzichtet.<br />

1,<br />

00<br />

Eine Verkleinerung der Höhe des Trägers wäre möglich, wenn die Querkraft im<br />

Abstand h vom Auflagerrand reduziert wird.<br />

Arbeitsblätter 8<br />

Holzbaustatik<br />

2<br />

2<br />

=<br />

< 1<br />

= 1<br />

Biegebeanspruchung im Feld unter Berücksichtigung von Kippen:<br />

Zunächst Berechnung der Ersatzstablänge, näherungsweise wie Einfeldträger<br />

mit parabelförmiger Momentenlinie (ungünstigster Ansatz):<br />

l<br />

ef<br />

a<br />

a<br />

1<br />

2<br />

l<br />

=<br />

⎡ az<br />

a1<br />

⋅ ⎢1−<br />

a2<br />

⋅<br />

⎣ l<br />

=<br />

=<br />

1,<br />

13<br />

1,<br />

44<br />

⋅<br />

B ⎤<br />

⎥<br />

T ⎦<br />

(E.7) darin:<br />

Tabelle E.2, Zeile 1.2<br />

700 mm<br />

= = = 350 mm<br />

2 2<br />

h<br />

az da die Kräfte am oberen Trägerrand angreifen


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

E<br />

E =<br />

γ<br />

G<br />

G =<br />

γ<br />

0, mean<br />

M<br />

mean<br />

M<br />

12600<br />

=<br />

1,<br />

3<br />

780<br />

=<br />

1,<br />

3<br />

N/mm²<br />

3<br />

E ⋅ b ⋅ h<br />

B = E ⋅ Ιz<br />

=<br />

12<br />

3<br />

9692 N/mm² ⋅ 80<br />

=<br />

12<br />

T = G ⋅ Ι<br />

l<br />

ef<br />

=<br />

600<br />

t<br />

G ⋅ b<br />

≈<br />

3<br />

N/mm²<br />

3<br />

⋅ h<br />

3<br />

⋅ 80<br />

3<br />

[ 1−<br />

0,<br />

15]<br />

N/mm²<br />

mm³<br />

mm³<br />

= 9692 N/mm²<br />

= 600 N/mm²<br />

⋅ 700<br />

⋅700<br />

l<br />

=<br />

⎡ az<br />

a1<br />

⋅ ⎢1−<br />

a2<br />

⋅ ⋅<br />

⎣ l<br />

B ⎤<br />

⎥<br />

T ⎦<br />

5250<br />

=<br />

⎡ 350 mm<br />

1,<br />

13 ⋅ ⎢1−<br />

1,<br />

44 ⋅ ⋅<br />

⎢ 5250 mm<br />

⎣<br />

5250 mm<br />

=<br />

1,<br />

13 ⋅<br />

5250<br />

=<br />

0,<br />

912<br />

mm<br />

mm<br />

mm<br />

mm<br />

=<br />

=<br />

2,<br />

89<br />

0,<br />

717<br />

2,<br />

89<br />

0,<br />

717<br />

= 5755<br />

⋅10<br />

⋅10<br />

⋅10<br />

mm<br />

⋅10<br />

Nmm²<br />

(E.1)<br />

Arbeitsblätter 9<br />

Holzbaustatik<br />

11<br />

11<br />

11<br />

N/mm²<br />

11<br />

N/mm²<br />

=<br />

Nmm²<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

5,<br />

755<br />

Prüfung, ob Kippbeiwert berechnet werden muss:<br />

l<br />

ef<br />

2<br />

b<br />

⋅ h<br />

=<br />

5755<br />

mm<br />

80<br />

2<br />

⋅ 700<br />

mm²<br />

mm<br />

= 629 > 140<br />

Kippbeiwert km muss bestimmt werden.<br />

m<br />

21.3 (3)<br />

21.3 (3)<br />

(E.7)<br />

10.3.2 (7)


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Arbeitsblätter 10<br />

Holzbaustatik<br />

Berechnung des bezogenen Kippschlankheitsgrades:<br />

35<br />

,<br />

1<br />

095<br />

,<br />

0<br />

14<br />

,<br />

14<br />

0091<br />

,<br />

0<br />

200<br />

780<br />

6<br />

5<br />

12600<br />

6<br />

5<br />

4<br />

,<br />

1<br />

28<br />

80<br />

700<br />

5755<br />

4<br />

,<br />

1<br />

N/mm²<br />

N/mm²<br />

N/mm²<br />

mm²<br />

2<br />

mm<br />

mm<br />

05<br />

0,05<br />

k<br />

m,<br />

2<br />

ef<br />

krit<br />

m,<br />

k<br />

m,<br />

m<br />

rel,<br />

=<br />

⋅<br />

=<br />

⋅<br />

=<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

=<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

=<br />

=<br />

π<br />

π<br />

σ<br />

λ<br />

G<br />

E<br />

f<br />

b<br />

h<br />

l<br />

f<br />

(61)<br />

Es gilt:<br />

4<br />

,<br />

1<br />

35<br />

,<br />

1<br />

75<br />

,<br />

0 m<br />

rel,<br />

≤<br />

=<br />

< λ<br />

damit:<br />

55<br />

,<br />

0<br />

01<br />

,<br />

1<br />

56<br />

,<br />

1<br />

35<br />

,<br />

1<br />

75<br />

,<br />

0<br />

56<br />

,<br />

1<br />

75<br />

,<br />

0<br />

56<br />

,<br />

1 m<br />

rel,<br />

m<br />

=<br />

−<br />

=<br />

⋅<br />

−<br />

=<br />

⋅<br />

−<br />

= λ<br />

k<br />

1<br />

<<br />

=<br />

=<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

⋅<br />

=<br />

⋅<br />

=<br />

⋅<br />

74<br />

,<br />

0<br />

30<br />

,<br />

8<br />

14<br />

,<br />

6<br />

08<br />

,<br />

15<br />

55<br />

,<br />

0<br />

700<br />

0<br />

8<br />

6<br />

10<br />

11<br />

,<br />

40<br />

W<br />

N/mm²<br />

N/mm²<br />

N/mm²<br />

mm²<br />

2<br />

mm<br />

Nmm<br />

6<br />

d<br />

m,<br />

m<br />

d<br />

1,<br />

d<br />

m,<br />

m<br />

d<br />

m,<br />

f<br />

k<br />

M<br />

f<br />

k<br />

σ (59)


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Beanspruchung durch Druck rechtwinklig zur Faser, Stütze B:<br />

k<br />

σ<br />

B<br />

A<br />

V, d<br />

c,<br />

90,<br />

d<br />

ef<br />

=<br />

c,90 ⋅ fc,<br />

90,<br />

d kc,90<br />

⋅ fc,<br />

90,<br />

d<br />

3<br />

96,<br />

66 ⋅10<br />

N<br />

80 mm ⋅ (250 mm + 2 ⋅ 30 mm) 3,<br />

90 N/mm<br />

=<br />

=<br />

2<br />

1,<br />

75 ⋅1,<br />

62 N/mm 2,84 N/mm<br />

1,<br />

37<br />

Die Auflagerlänge reicht nicht aus. Es wird vorgeschlagen, eine Stahlplatte mit<br />

der erforderlichen Auflagerlänge unterzulegen. Mindestlänge der Stahlplatte:<br />

B<br />

V, d<br />

σ c,<br />

90,<br />

d A ef<br />

=<br />

kc,90, d ⋅ fc,<br />

90,<br />

d kc,90,<br />

d ⋅ fc,<br />

90,<br />

d<br />

3<br />

96,<br />

66 ⋅10<br />

N<br />

l ≥<br />

80 mm ⋅1,<br />

75 ⋅1,<br />

62 N/mm<br />

gewählt: Stahlplatte, l = 400 mm<br />

Nachweis des Auflagers B,D<br />

σ<br />

B<br />

V,<br />

d<br />

A<br />

c,<br />

90,<br />

d<br />

eff<br />

=<br />

kc, 90,<br />

d ⋅ fc,<br />

90,<br />

d kc,<br />

90,<br />

d ⋅ fc,<br />

90,<br />

d<br />

3<br />

96,<br />

66 ⋅10<br />

N<br />

80 mm ⋅ (l + 2 ⋅ 30 mm)<br />

=<br />

≤ 1<br />

2<br />

1,<br />

75 ⋅1,<br />

62 N/mm<br />

2<br />

− 2 ⋅ 30 mm = 366 mm<br />

96,<br />

66 ⋅10<br />

N<br />

80 mm ⋅(<br />

400 + 2 ⋅ 30 mm)<br />

=<br />

=<br />

1,<br />

75 ⋅1,<br />

62<br />

Arbeitsblätter 11<br />

Holzbaustatik<br />

3<br />

2<br />

2<br />

=<br />

2,<br />

62<br />

2,<br />

83<br />

=<br />

> 1<br />

0,<br />

92<br />

<<br />

1,<br />

0<br />

(41)


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

GL 28 h<br />

Stütze<br />

Erforderliche Nachweise an der Stahlplatte:<br />

- Verformung an der Kragarmspitze < l/1000<br />

- Biegespannungsnachweis<br />

- Schubspannungsnachweis am Rand der Betonstütze<br />

maßgeblich für Dicke der Platte (ca. 20 mm).<br />

Nachweise werden hier nicht geführt.<br />

Weitere Möglichkeiten:<br />

Stahlplatte oder<br />

Hartholzplatte<br />

lA=400 mm<br />

5,25 m 5,25 m<br />

Sattelholz aus Hartholz unterlegen, Problem: große erforderliche Höhe<br />

Querdruckverstärkung durch zugelassene selbstbohrende Holzschrauben<br />

Arbeitsblätter 12<br />

Holzbaustatik<br />

h<br />

t


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Da beim Kippnachweis mit ungünstiger Kipplänge leff gerechnet wurde und die<br />

Querkraft am Auflager B noch reduziert werden kann, wird ein neuer<br />

Querschnitt unter Beachtung der reduzierten Querkraft gewählt.<br />

gewählt: Träger GL 28 h b/h = 8 cm / 66 cm<br />

maßgebende Querkraft<br />

VB,l,d = - 50,68 kN<br />

mit h = 66 cm wird<br />

V<br />

V<br />

B,<br />

x,<br />

d<br />

B,<br />

x,<br />

d<br />

=<br />

=<br />

50,<br />

68<br />

−<br />

1,<br />

5<br />

⋅<br />

50,<br />

68<br />

kN<br />

6,<br />

0<br />

kN<br />

−<br />

1,<br />

35<br />

kN/m ⋅<br />

−<br />

VB,x,d<br />

9,<br />

52<br />

⋅<br />

8,<br />

20<br />

( 0,<br />

66<br />

kN<br />

−<br />

h<br />

m<br />

kN/m<br />

+<br />

3,<br />

87<br />

⋅<br />

0,<br />

20<br />

( 0,<br />

66<br />

kN<br />

=<br />

0,<br />

5<br />

37,<br />

29<br />

Arbeitsblätter 13<br />

Holzbaustatik<br />

lA/2<br />

m<br />

) ⋅<br />

VB,l,d<br />

= 200 mm<br />

m<br />

+<br />

0,<br />

20<br />

kN<br />

m<br />

)


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Schubspannungsnachweis an der Stütze B<br />

τ<br />

f<br />

d<br />

v,<br />

d<br />

3 Vd<br />

⋅<br />

= 2 A<br />

f<br />

v,<br />

d<br />

=<br />

3 37,<br />

29 ⋅10<br />

⋅<br />

2 80 mm⋅<br />

660<br />

2<br />

1,<br />

35 N mm<br />

3<br />

N<br />

mm<br />

=<br />

1,<br />

06<br />

1,<br />

35<br />

Biegebeanspruchung über der Stütze B<br />

σ<br />

f<br />

m,<br />

d<br />

m,<br />

d<br />

M<br />

= W<br />

f<br />

d<br />

m,<br />

d<br />

=<br />

51,<br />

50<br />

⋅10<br />

80 mm⋅<br />

660<br />

15,<br />

08 N<br />

6<br />

Nmm ⋅<br />

2<br />

mm<br />

mm<br />

2<br />

6<br />

2<br />

=<br />

8,<br />

87<br />

15,<br />

08<br />

N mm<br />

N mm<br />

0,<br />

78<br />

Arbeitsblätter 14<br />

Holzbaustatik<br />

2<br />

2<br />

N mm<br />

2<br />

N mm<br />

2<br />

=<br />

=<br />

0,<br />

59<br />

Biegebeanspruchung im Feld unter Berücksichtigung des Kippens<br />

Für die Ermittlung der Ersatzstablängen wird ein parabelförmiger<br />

Momentenverlauf entlang des gesamten Feldes angenommen (ungünstiger<br />

Ansatz).<br />

Die Kräfte greifen am oberen Trägerrand an.<br />

<<br />

1,<br />

0<br />

<<br />

1,<br />

0


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

l<br />

ef<br />

a<br />

a<br />

1<br />

2<br />

a z<br />

B<br />

T<br />

B<br />

T<br />

l<br />

ef<br />

l<br />

=<br />

⎡ az<br />

a1<br />

⋅ ⎢1−<br />

a2<br />

⋅<br />

⎣ l<br />

=<br />

=<br />

1,<br />

13<br />

1,<br />

44<br />

= =<br />

2<br />

h<br />

E<br />

=<br />

γ<br />

M<br />

1⋅12600<br />

=<br />

4 ⋅ 780<br />

=<br />

660 mm<br />

2<br />

0, mean<br />

1,<br />

13<br />

⋅G<br />

⋅ γ<br />

mean<br />

5250<br />

=<br />

1,<br />

13 ⋅<br />

M<br />

N/mm²<br />

N/mm²<br />

⋅<br />

B ⎤<br />

⎥<br />

T ⎦<br />

= 330 mm<br />

3<br />

b ⋅ h ⋅ 3 3 ⋅ E0,<br />

⋅ =<br />

3<br />

12 ⋅ b ⋅ h 12 ⋅G<br />

=<br />

5250<br />

[ 1−<br />

0,<br />

182]<br />

4,<br />

04<br />

⎡ 330<br />

⋅ ⎢1−<br />

1,<br />

44 ⋅<br />

⎣ 5250<br />

mm<br />

=<br />

mm<br />

mm<br />

mm<br />

⋅<br />

5250<br />

0,<br />

924<br />

mm<br />

4,<br />

04<br />

mean<br />

mean<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

= 5678<br />

mm<br />

5,<br />

678<br />

Prüfung, ob Kippbeiwert berechnet werden muss:<br />

lef<br />

⋅ h 5678 mm ⋅ 660 mm<br />

=<br />

= 585 > 140<br />

2<br />

2<br />

b 80 mm²<br />

Kippbeiwert km muss bestimmt werden.<br />

(E.7) darin:<br />

Tabelle E.2, Zeile 1.2<br />

(E.1)<br />

Arbeitsblätter 15<br />

Holzbaustatik<br />

=<br />

m<br />

(E.7)<br />

10.3.2 (7)


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Berechnung des bezogenen Kippschlankheitsgrades:<br />

λ<br />

rel, m<br />

=<br />

=<br />

=<br />

Es gilt:<br />

f<br />

σ<br />

m, k<br />

m, krit<br />

5678<br />

186 ⋅<br />

0, 75 < λ rel, m<br />

damit:<br />

k<br />

m<br />

1,<br />

56<br />

=<br />

mm<br />

π ⋅ 80<br />

=<br />

0,<br />

75<br />

⋅ 660<br />

2<br />

l<br />

ef<br />

π ⋅ b<br />

mm²<br />

0,<br />

0091<br />

1,<br />

30<br />

≤<br />

1,<br />

30<br />

⋅ h<br />

1,<br />

4<br />

= 1, 56 − 0,<br />

75 ⋅ λrel,<br />

m<br />

=<br />

−<br />

Nachweis:<br />

⋅<br />

=<br />

2<br />

mm<br />

=<br />

⋅<br />

⋅<br />

1,<br />

4<br />

13,<br />

63<br />

1,<br />

56<br />

−<br />

1,<br />

4<br />

⋅<br />

f<br />

⋅ E<br />

m, k<br />

0,05<br />

0,<br />

095<br />

0,<br />

97<br />

⋅G<br />

=<br />

05<br />

1,<br />

30<br />

Arbeitsblätter 16<br />

Holzbaustatik<br />

28<br />

5<br />

⋅ ⋅12600<br />

6<br />

=<br />

0,<br />

59<br />

N/mm²<br />

N/mm²<br />

<<br />

1,<br />

4<br />

5<br />

⋅ ⋅ 780<br />

6<br />

N/mm²<br />

6<br />

M 40,<br />

11⋅10<br />

Nmm ⋅ 6<br />

1, d<br />

2<br />

σ m, d<br />

⋅<br />

6,<br />

91<br />

= W 80<br />

mm 660 mm²<br />

N/mm²<br />

=<br />

= = 0,<br />

78 < 1<br />

(59)<br />

k ⋅ f k ⋅ f 0,<br />

59 ⋅15,<br />

08 N/mm² 8,<br />

85 N/mm²<br />

m<br />

m, d<br />

m<br />

m, d<br />

Ein Querschnitt aus GL 28 h mit b/h = 8 cm / 66 cm reicht aus.<br />

Der Gebrauchstauglichkeitsnachweis wird mit diesem Querschnitt geführt.<br />

(61)


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

5. Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit:<br />

Lösung A)<br />

Die Berechnung erfolgt mit den Formeln aus Wendehorst, Bautechnische<br />

Zahlentafeln, 31. Auflage, Seite 425 ff.<br />

A.1) Durchbiegungen in der charakteristischen (seltenen) Bemessungssituation:<br />

Anfangsdurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />

maßgebend ist Feld 1<br />

, = q G k<br />

f<br />

1<br />

w<br />

G,<br />

inst,<br />

1<br />

A 1<br />

B C D E<br />

8,<br />

20<br />

k ⋅ q<br />

=<br />

E<br />

G,<br />

k<br />

=<br />

kN/m<br />

⋅ l<br />

4<br />

o,<br />

mean<br />

0,<br />

646<br />

⋅10<br />

⋅ Ι<br />

⋅<br />

12600<br />

−2<br />

8,<br />

20<br />

= w<br />

N/mm<br />

N/mm<br />

2<br />

G,<br />

inst,<br />

1<br />

⋅5250<br />

80<br />

⋅<br />

mm<br />

4<br />

mm<br />

⋅ 660<br />

12<br />

4<br />

⋅10<br />

3<br />

mm<br />

4,<br />

05<br />

2,<br />

41⋅10<br />

1,<br />

68<br />

Arbeitsblätter 17<br />

Holzbaustatik<br />

3<br />

−2<br />

=<br />

⋅10<br />

13<br />

13<br />

=<br />

mm


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Enddurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />

Material: Brettschichtholz, Nutzungsklasse 2, k 0,<br />

80 (Tabelle F.2)<br />

w<br />

G, fin,1<br />

def =<br />

= wG,<br />

inst,1 ⋅ ( 1 + kdef<br />

) = 1,<br />

68 mm ⋅ (1 + 0,80) = 3,<br />

03 mm<br />

Anfangsdurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen und Nachweis:<br />

maßgebend ist Feld 1<br />

, = q Q k<br />

f<br />

1<br />

w<br />

k ⋅ q<br />

=<br />

E<br />

Q,<br />

inst,<br />

1<br />

A B C D E<br />

1<br />

6,<br />

00<br />

Q,<br />

k<br />

o,<br />

mean<br />

=<br />

⋅ l<br />

kN/m<br />

4<br />

0,<br />

626<br />

⋅10<br />

⋅ Ι<br />

⋅<br />

12600<br />

−2<br />

6,<br />

00<br />

= w<br />

N/mm<br />

N/mm<br />

2<br />

Q,<br />

inst,<br />

1<br />

⋅5250<br />

80<br />

⋅<br />

mm<br />

4<br />

mm<br />

⋅ 660<br />

12<br />

4<br />

⋅10<br />

3<br />

mm<br />

3<br />

−2<br />

1,<br />

18<br />

mm =<br />

l<br />

4449<br />

l<br />

<<br />

300<br />

Arbeitsblätter 18<br />

Holzbaustatik<br />

13<br />

2,<br />

85 ⋅10<br />

=<br />

2,<br />

41⋅10<br />

13<br />

=


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Enddurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />

Kombinationsbeiwert für Nutzlasten aus Lagerräumen: ψ 0,<br />

8 (DIN 1055-100)<br />

wQ, fin,1 = wQ,inst,1<br />

⋅ ( 1+<br />

ψ 2 ⋅ kdef<br />

) = 1,<br />

18 mm ⋅(1+<br />

0,<br />

8 ⋅ 0,80) = 1,<br />

94 mm<br />

Enddurchbiegung aus allen Einwirkungen:<br />

w 3,<br />

03 mm 1,<br />

94 mm 4,<br />

97 mm l<br />

fin,1 = wG,<br />

fin,1 + wQ,<br />

fin,1 = + = =<br />

(informativ)<br />

1056<br />

Nachweis:<br />

w l l<br />

fin,1 − wG,inst,1<br />

= 4,<br />

97 mm −1,<br />

68 mm = 3,<br />

29 mm = <<br />

(41)<br />

1595 200<br />

Arbeitsblätter 19<br />

Holzbaustatik<br />

2 =


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

A.2) Durchbiegungen in der quasi-ständigen Bemessungssituation:<br />

Anfangsdurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />

Unverändert zur charakteristischen Bemessungssituation,<br />

w<br />

G, inst,1<br />

=<br />

1,<br />

68<br />

mm<br />

Enddurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />

Unverändert zur charakteristischen Bemessungssituation,<br />

w<br />

G, fin,1<br />

=<br />

3,<br />

03<br />

mm<br />

Anfangsdurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />

Unverändert zur charakteristischen Bemessungssituation,<br />

w<br />

Q, inst,1<br />

=<br />

1,<br />

18<br />

mm<br />

Enddurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />

wQ, fin,1 = ψ 2 ⋅w<br />

Q, inst,1 ⋅(<br />

1+<br />

kdef<br />

) = 0,<br />

8 ⋅1,<br />

18 mm ⋅(1+<br />

0,80) = 1,<br />

70 mm<br />

Enddurchbiegung aus allen Einwirkungen inkl. Nachweis:<br />

w l l<br />

fin,1 = wG,<br />

fin,1 + wQ,<br />

fin,1 = 3,<br />

03 mm + 1,<br />

18 mm = 4,<br />

21mm<br />

= < (42)<br />

1247 200<br />

Arbeitsblätter 20<br />

Holzbaustatik


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

B) Berechnung der Durchbiegung am freigeschnittenen Randfeld<br />

Reduktionsverfahren<br />

(Formeln aus Bautabellen-Handbuch):<br />

Der Rest des Trägers wird durch zwei Randmomente ersetzt. Die<br />

Durchbiegungen werden für die einzelnen Belastungen am Einfeldträger<br />

ermittelt und überlagert. ACHTUNG: Es muss das Rand- bzw. Stützmoment für<br />

den Lastfall angesetzt werden, bei dem das größte M 1, Q, k verursacht wird<br />

(das ist nicht das ungünstigste M B, Q, k , das für die Bemessung berechnet wurde)!<br />

qG,k MB,G,k<br />

qG,k<br />

=<br />

+<br />

qQ,k<br />

qG,k MB,G,k + MB,Q,k<br />

G Q<br />

MB,G,k<br />

Arbeitsblätter 21<br />

Holzbaustatik<br />

qQ,k<br />

qQ,k<br />

=<br />

+<br />

MB,Q,k<br />

MB,Q,k


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Maßgebende Stützmomente über Winkler´sche Zahlen:<br />

aus ständiger Einwirkung<br />

M = −24,<br />

18 kNm (wie zur Bemessung oben)<br />

B, G, k<br />

aus veränderlicher Einwirkung<br />

maßgebende Laststellung für M 1, Q, k :<br />

M<br />

B, Q,k<br />

= −0,<br />

033 ⋅ q ⋅ l<br />

Q,k<br />

2<br />

= −0,<br />

033 ⋅<br />

Berechnung der Durchbiegungen:<br />

Aus B, G, k<br />

w<br />

M :<br />

G, inst,1<br />

=<br />

E<br />

=<br />

1<br />

1,<br />

26<br />

1<br />

0, mean<br />

⋅<br />

⋅10<br />

62,<br />

5<br />

−4<br />

⋅<br />

62,<br />

5<br />

⋅(<br />

−24,<br />

18<br />

6,<br />

00<br />

l<br />

⋅max<br />

M ⋅<br />

Ι<br />

kNm<br />

5,<br />

25<br />

) ⋅<br />

191664<br />

kN/m ⋅<br />

2<br />

2<br />

m<br />

5,<br />

25<br />

Arbeitsblätter 22<br />

Holzbaustatik<br />

2<br />

cm<br />

4<br />

2<br />

m<br />

2<br />

= −0,<br />

17 cm<br />

= −5,<br />

46 kNm


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Aus q G, k :<br />

Zunächst Berechnung des maximalen Moments:<br />

M<br />

=<br />

q<br />

G, k<br />

8<br />

⋅ l<br />

2<br />

=<br />

8,<br />

20<br />

kN/m ⋅ 5,<br />

25<br />

8<br />

Berechnung der Durchbiegung:<br />

w<br />

G, inst,2<br />

=<br />

=<br />

E<br />

Zusammen:<br />

w<br />

G, inst<br />

Aus B, Q, k<br />

w<br />

Q, inst,1<br />

1<br />

1,<br />

26<br />

1<br />

0, mean<br />

G, inst,1<br />

⋅10<br />

⋅104<br />

⋅<br />

= w + w<br />

M :<br />

=<br />

=<br />

E<br />

1<br />

1,<br />

26<br />

1<br />

0, mean<br />

⋅<br />

⋅ 10<br />

62,<br />

5<br />

−4<br />

28,<br />

25<br />

G, inst,2<br />

−4<br />

2<br />

m<br />

2<br />

=<br />

28,<br />

25<br />

l<br />

⋅104<br />

⋅max<br />

M ⋅<br />

Ι<br />

⋅<br />

2<br />

5,<br />

25<br />

⋅ =<br />

191664<br />

2<br />

0,<br />

34<br />

kNm<br />

Arbeitsblätter 23<br />

Holzbaustatik<br />

cm<br />

= ( −0,<br />

17 cm) + 0,34 cm = 0,17 cm<br />

62,<br />

5<br />

l<br />

⋅ max M ⋅<br />

Ι<br />

5,<br />

25<br />

⋅ ( −5,<br />

62 ) ⋅ = −0,<br />

04 cm<br />

191664<br />

2<br />

2


Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />

Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />

Aus q Q, k :<br />

Zunächst Berechnung des maximalen Moments<br />

(vgl. Bautabellen-Handbuch):<br />

, 5 ⋅ 0,<br />

5<br />

M = ⋅ qQ,<br />

k ⋅ l<br />

8<br />

1,<br />

5 ⋅ 0,<br />

5<br />

= ⋅ 6,<br />

00 kN/m ⋅ 5,<br />

25<br />

8<br />

1 2<br />

2 2<br />

Berechnung der Durchbiegung:<br />

w<br />

Q, inst,2<br />

=<br />

E<br />

=<br />

Zusammen:<br />

1<br />

1,<br />

26<br />

1<br />

0, mean<br />

⋅10<br />

−4<br />

l<br />

⋅100<br />

⋅max<br />

M ⋅<br />

Ι<br />

5,<br />

25<br />

⋅100<br />

⋅13,<br />

78 ⋅ =<br />

191664<br />

2<br />

2<br />

0,<br />

16<br />

13,<br />

78<br />

kNm<br />

l l<br />

w Q, inst = w Q, inst,1 + w Q, inst,2 = ( −0,<br />

04 cm) + 0,16 cm = 0,12 cm = <<br />

4375 300<br />

Arbeitsblätter 24<br />

Holzbaustatik<br />

cm<br />

Enddurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />

Material: Brettschichtholz, Nutzungsklasse 2, k 0,<br />

80 (Tabelle F.2)<br />

w<br />

G, fin,1<br />

m<br />

=<br />

def =<br />

= wG,<br />

inst ⋅(<br />

1+<br />

kdef<br />

) = 1,<br />

7 mm ⋅(1+<br />

0,80) = 3,<br />

06 mm<br />

Enddurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />

Kombinationsbeiwert für Nutzlasten aus Lagerräumen: ψ 0,<br />

8 (DIN 1055-100)<br />

wQ, fin,1 = wQ,<br />

inst ⋅(<br />

1+<br />

ψ 2 ⋅ kdef<br />

) = 1,<br />

2 mm ⋅(1+<br />

0,<br />

8 ⋅ 0,80) = 1,<br />

97 mm<br />

Enddurchbiegung aus allen Einwirkungen:<br />

w 3,<br />

06 mm 1,<br />

97 mm 5,<br />

03 mm l<br />

fin,1 = wG,<br />

fin,1 + wQ,<br />

fin,1 = + = =<br />

(informativ)<br />

1044<br />

Nachweis:<br />

w l l<br />

fin,1 − wG,<br />

inst,1 = 5,<br />

03 mm −1,<br />

70 mm = 3,<br />

33 mm = <<br />

(41)<br />

1577 200<br />

2 =

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